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量子計算的影響范文1
關鍵詞：小麥（Triticum aestivum L.）；澇漬；γ-氨基丁酸；產量；保護酶活性
中圖分類號：S512.1；S332.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）01-0031-03
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.01.009
澇漬包括澇和漬，前者是地面積水淹沒了作物的基部或全部造成的危害，后者指土壤水分達到飽和時對植物的危害。澇漬影響全球大約10%的耕地面積，是影響農作物產量的最重要限制因子之一[1]。農業生產中，在某些排水不良或地下水位過高的土壤或低洼、沼澤地帶發生洪水或暴雨之后，常會因水分過多對作物造成危害。根據作物種類、土壤類型及脅迫持續時間的不同，澇漬可以導致15%～80%的產量損失，甚至顆粒無收。江漢平原麥區為湖北省小麥（Triticum aestivum L.）主產區之一，占全省小麥播種面積的30%左右，小麥單產水平低，僅為3 000～3 750 kg/hm2，比全省平均水平低21.0%，比全國平均水平低33.2%[2-4]。該地區3月下旬至4月上旬陰雨天氣較多，澇漬災害頻發，而此時正處于小麥孕穗階段，土壤含水量偏高不僅影響了小麥正常生長發育，也嚴重影響小麥子粒產量。
目前，生產上除了選育適應在易澇地區種植的品種外，有目標地施用植物生長物質也是提高小麥耐澇漬能力的重要措施之一。有研究發現生長素、細胞分裂素、多效唑、蕓薹素內酯及乙酰水楊酸等均有不同程度增強植株抗澇能力和減少產量損失的作用，且澇前噴施效果優于澇后，澇前預防與澇后補救相結合效果最佳[5，6]。γ-氨基丁酸（GABA）是一種四碳的非蛋白質氨基酸，在動物神經系統中是重要的神經傳導介質，對中樞神經系統有抑制作用。有研究發現，在高溫、干旱、缺氧等逆境條件下，植物體內GABA含量大幅度上升[7]，暗示GABA可能參與了植物的逆境代謝調節。王曉冬等[7]在小麥幼苗期間進行澇害脅迫試驗，結果發現外源γ-氨基丁酸可以通過調節光合葉綠素系統和抗氧化酶系統來減少澇害脅迫引起的生長抑制現象，從而增強小麥的抗澇性。但是對于產量的影響，作者未有報道。本研究以江漢平原主推高產小麥品種鄭麥9023為試驗材料，研究小區澇漬條件下，外施GABA對小麥產量的影響，并對相關的生理機制做了初步的探討。
1 材料與方法
1.1 材料
試驗以當地主推小麥品種鄭麥9023為試驗材料。
1.2 方法
試驗于2013―2014年在長江大學農學科研基地進行。試驗采取隨機區組設計，設3次重復，每小區面積為2.5 m×5.0 m，于拔節期進行漬水處理，漬水處理至田間剛好出現明水，漬水處理24 h后的每日傍晚噴施5 mg/L的GABA，每3 d噴施1次，以噴施去離子水的小區作為對照，處理2周后恢復正常的水分管理。收獲前，測量每小區連續10株的株高，取平均值。收獲后考種，進行產量及產量構成因素的相關分析。參考Wang等[8]的方法，分別于處理的0、5、10、15 d測量倒三葉中的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性與丙二醛（MDA）含量及相對電導率水平。
1.3 數據處理與分析
采用Excel 2007、SPSS軟件對數據進行統計和方差分析。
2 結果與分析
2.1 GABA對漬水條件下小麥產量及株高的影響
植物受澇漬脅迫后形態學指標會發生明顯的變化。其中最直觀的表現就是生長受到抑制，生物量尤其是經濟產量積累減少。由表1可以看出，與對照相比，GABA處理可以提高漬水條件下的小麥產量，其差異達到了顯著水平。進一步對產量構成的各個因素進行分析發現，GABA處理與對照之間的單株分蘗數、穗長及千粒重等都沒有顯著差異，而每穗粒數差異達到了顯著水平，與對照相比，GABA處理的每穗粒數增加了30%，說明GABA可能是通過提高漬水條件下的每穗粒數來增加小麥的產量。另外，與對照相比，GABA處理的小麥株高也有顯著的增加。
2.2 GABA對漬水條件下小麥葉片內保護酶活性的影響
植物體內保護酶系統可以有效清除逆境條件下產生的活性氧及自由基，對植物細胞起到一定的保護作用。表2顯示漬水處理期間GABA處理與對照葉片內3種保護酶活性的變化趨勢。由表2可以看出，漬水處理后，GABA處理與對照葉片內的3種保護酶活性都呈相似的變化趨勢，即在漬水脅迫期間都有不同程度的下降，但是與對照相比，GABA處理的保護酶活性下降幅度較小，尤其是到了漬水處理后期，GABA處理的葉片內保護酶活性顯著高于對照葉片。說明GABA可以通過提高保護酶活性來提高小麥的抗澇漬脅迫能力。
2.3 GABA對漬水條件下小麥葉片MDA含量及相對電導率水平的影響
表3顯示漬水處理期間GABA處理與對照葉片內MDA含量和相對電導率的變化趨勢。由表3可以看出，隨著漬水脅迫時間的增加，對照與GABA處理葉片內MDA含量與相對電導率都呈上升趨勢，但是在逆境處理期間，GABA處理的葉片內MDA含量與外滲電導率都低于對照，尤其是處理后期這種差異達到了顯著水平，有的甚至達到了極顯著水平。表明GABA處理可以減輕澇漬脅迫對小麥細胞膜系統的傷害。
3 討論
衡量作物對逆境抗性的指標有生理指標和形態指標，而產量（包括生物學產量和經濟產量）則是最重要的形態學指標。本研究表明，GABA可以顯著提高漬水條件下小麥的產量，暗示GABA在提高小麥的抗漬性中起到非常重要的作用。本研究同時發現，在漬水條件下，與對照相比，GABA處理顯著增加了小麥的株高，暗示GABA可能通過促進澇漬條件下小麥的生長來提高對澇漬脅迫適應性及抗性。
在澇漬脅迫環境下，由于代謝紊亂及電子滲漏，植物體內產生了大量的活性氧（包括O2-、H2O2、OH-及NO等）。多余的活性氧會造成細胞內核酸、蛋白質、膜脂等過氧化，表現為MDA含量增加，細胞相對外滲電導率升高，嚴重時可導致程序性細胞死亡的發生[9，10]。同時，植物也具有清除活性氧的保護系統，包括還原性谷胱甘肽、抗壞血酸等非酶促保護系統以及SOD、POD、CAT等酶促保護系統[11]。本研究發現，與對照相比，GABA處理可顯著提高漬水條件下小麥葉片內的SOD、POD及CAT活性，降低MDA含量及相對電導率水平。表明澇漬脅迫下GABA處理可以通過提高小麥體內的抗氧化酶活性，有效清除活性氧、自由基，保護細胞膜系統的穩定性。當然，其確切的生理及分子機制還有待于進一步深入的研究。
參考文獻：
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量子計算的影響范文2
【關鍵詞】 戊酸雌二醇;醋甲羥孕酮;子宮內膜
激素補充治療(HRT)是緩解婦女絕經期癥狀、逆轉泌尿生殖道萎縮及預防絕經后骨質疏松的有效措施[1]，而不恰當治療后導致的子宮內膜的病變是主要的副作用之一是。目前已達到共識，對有完整子宮的婦女，給予激素補充治療時，應聯合應用雌、孕激素。但若加用孕激素不當仍有導致內膜異常增生，甚至癌的危險性[2]，若擔憂內膜增生而加用孕激素過多，又可能會減弱雌激素的益處，并發生孕激素過多的副作用。子宮內膜對雌、孕激素的反應有個體差異，給予針對個體的恰當的雌、孕激素配伍方案，享用HRT的最大益處，避免副作用，需輔以子宮內膜的監測以指導臨床方案選擇。
1 對象與方法
1.1 對象
2001年8月-2003年7月就診于婦科內分泌門診的自然絕經婦女91例，年齡57士6歲(41-69歲)，絕經7士5年(l-20年)。各組間年齡、絕經年齡、絕經時間及體重指數均無顯著意義(P>0.05)，具有可比性。
1.2 方法
1.2.1 藥物
戊酸雌二醇片(E2V)，由北京協和藥廠生產，國藥準字H20000031;醋甲羥孕酮(MPA)，由上海信誼藥廠生產，國藥準字H31020976;碳酸鈣(商品名:協達利)，由吉林萬通藥業有限公司生產，國藥準字H10980201。
1.2.2 分組
將91例自然絕經婦女隨機分5組，分別為：A：陰性對照組: (18人)口服碳酸鈣0.5g，tid(每片含元素鈣200mg);B：陽性對照組: (17人)口服E2V1mg，qd;C組：(17人)口服E2V1mg，qd與MPA1mg，qd，D組：(20人)口服E2V1mg，qd與MPA2mg，qd;E組：(19人)口服E2V1.5mg，qd與MPA2mg，qd。各組均治療3個月。
1.2.3 觀察指標
用藥前后雌二醇(E2)、超聲子宮內膜厚度、吸管活檢子宮內膜細胞學檢查，部分患者行組織病理學檢查。
1.3 統計學處理
采用t檢驗及x2檢驗。P
2 結果
91名參加研究，90名完成3個月(98.9%)。A組一例因突發癲癰于用藥20天退出。
2.1 用藥前后E2水平及子宮內膜厚度的變化
B組和C組內膜厚度顯著增加(P0.05)，D組增厚最少，見表1。各組用藥前后子宮內膜>5mm者情況見表2，用藥前最厚6mm，用藥后最厚9mm。用藥后只有D組≥5mm者減少。
各組與治療前比較，t檢驗:aP>0.05，cP0.05，fP0.05，iP0.05，lP0.05，nP
2.2 用藥前后子宮內膜細胞及組織病理學變化
參加者均行子宮內膜細胞學檢查，>5mm者同時行組織病理學檢查。3個月時細胞增殖型內膜中:單用雌激素的B組由1人增至7人;E組由4人增至9人;C組和D組均增加2人。其中各有l例細胞學報告內膜增生，組織病理學均無病變。此2例在結束研究后1例繼續HRT，隨診至今3年內膜均無病變，另1例電話隨診3年未發現異常。
3 討論
3.1 超聲內膜厚度的變化
本研究HRT各組血雌二醇均在有效水平之間，單用E2V子宮內膜明顯增厚，加用MPA不足1mg，內膜仍增厚明顯;而加用MPA 2 mg時，E2V1.5mg平均內膜厚度雖均無明顯增加，但比較用藥前后內膜>5mm者，E2V1.5mg從用藥前的2例增加到5例，而E2V 1mg卻從用藥前的5例降到1例。因此，E2V 1mg配伍MPA 2mg使子宮內膜增厚最少。
3.2 子宮內膜細胞學的變化
本部分經3個月的研究表明，按照絕經后正常子宮內膜細胞進一步分類，絕經后不同HRT方案細胞變化不同，細胞的改變以增殖型居多，單用雌激素增加最明顯，E2V1mg配伍MPA 2mg增加最少;加用不同劑量的孕激素分泌細胞的變化也不同，E2V 1mg配伍MPA 2mg方案分泌型細胞增加最多，而且細胞學的變化與超聲監測內膜厚度的變化一致，推測此方案長期HRT對內膜的安全性較好。
因此，本研究表明子宮內膜細胞學變化可以反應不同雌、孕激素配伍方案內膜的變化，結合HRT后改善絕經相關癥狀的效果[3]，有完整子宮的婦女每日E2V 1mg配伍MPA 2mg方案較佳。
參考文獻
1 Palacios S. Advances in hormone replacement therapy: making the menopause manageable[J]. BMC Womens Health ， 2008， 8:22-26.
量子計算的影響范文3
5月16日，谷歌宣布成立了一個量子計算研究所。次日，谷歌宣布購買全球第二臺 D-Wave 量子計算機。3月30日，洛克希德·馬丁公司（美國航空航天制造商，也是國防工業承包商）向D-Wave公司購買首臺商用量子計算機。我們有理由相信，人類文明正跨入量子計算新時代。
量子概要
如果將磁場中的原子自旋視為一個量子，這個原子在同一時刻的狀態是自旋軸向上和自旋軸向下同時存在的總和，即自旋軸向上的同時也自旋軸向下（量子疊加）。雖然目前物理學還無法解釋其中的原因，但理論推導和實驗觀測都是如此。
在量子世界，不管兩個有共同來源的粒子距離多么遙遠，一個粒子的變化立即就能影響到另外一個粒子，是為量子相干。譬如兩電子發生正向碰撞，若其中一電子是向左自轉的，那么另外一電子必是向右自轉。一旦量子系統與外部環境發生相互作用，會導至量子相干性的衰減，即消相干或退相干（即薛定諤貓）。
任何對量子狀態的測量都會發生退相干。這是一個困擾物理學界的難題。法國物理學家阿羅什和美國物理學家維因蘭以其獨立發明的方法，在不退相干的情況下實現了對量子狀態的測量，從而獲得2012年諾貝爾物理獎。
量子計算
在磁場下，如果原子自旋軸向上為“0”，自旋軸向下為“1”，那么量子比特（qubit，昆比特）在同一時刻可代表2個狀態：“0”和“1”。 一個量子比特有兩個狀態，N個量子比特就能存入2N個二進制數。維因蘭稱：“通常，有N個量子比特的計算機可以同時對2N個數值進行操作。300個量子比特所能存儲的數值就會比宇宙中的粒子總數還要多?！?/p>
假設磁場中的一串原子，各自有初始的自旋狀態；一束激光照射過來，激光束會改變一些原子的旋轉狀態。如果能測量激光束進入前后的差異，就能完成量子“計算”。 阿羅什和維因蘭的成就在于攻克退相干難題，使量子測量得以實現。其成就的意義正如瑞典皇家科學院所說，“他們的突破性方法向著建造基于量子物理的新型超快計算機邁出了關鍵一步”。
量子計算機
中科院院士、中科院量子信息重點實驗室主任郭光燦指出，量子存儲器的能力是傳統存儲器的2N倍，對其操作一次，可以同時將其存儲的2N個數據變換成新的2N個數據，這就是量子計算機獨有的使效率大幅提高的并行運算模式。在量子計算機面前，電子計算器就是一把算盤。
量子計算的影響范文4
關鍵詞 量子物理；現代信息技術；關系；原理應用
中圖分類號：O41 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）15-0001-02
量子物理是人們認識微觀世界結構和運動規律的科學，它的建立帶來了一系列重大的技術應用，使社會生產和生活發生了巨大的變革。量子世界的奇妙特性在提高運算速度、確保信息安全、增大信息容量等方面發揮重要的作用，基于量子物理基本原理的量子信息技術已成為當前各國研究與發展的重要科學技術領域。
隨著世界電子信息技術的迅猛發展，以微電子技術為基礎的信息技術即將達到物理極限，同時信息安全、隱私問題等越來越突出。2013年5月美國“棱鏡門”事件的爆發，引發了對保護信息安全的高度重視，將成為推動量子物理科學與現代信息技術的交融和相互促進發展的契機。因此，充分認識量子物理學的基本原理在現代信息技術中發展的基礎地位與作用，是促進現代信息技術發展的前提，也是豐富和發展量子物理學的需要。
1 量子物理基本原理
1）海森堡測不準原理。在量子力學中，任何兩組不可同時測量的物理量是共扼的，滿足互補性。在進行測量時，對其中一組量的精確測量必然導致另一組量的完全不確定，只能精確測定兩者之一。
2）量子不可克隆定理。在量子力學中，不能實現對各未知量子態的精確復制，因為要復制單個量子就只能先作測量，而測量必然改變量子的狀態，無法獲得與初始量子態完全相同的復制態。
3）態疊加原理。若量子力學系統可能處于和描述的態中，那么態中的線性疊加態也是系統的一個可能態。如果一個量子事件能夠用兩個或更多可分離的方式來實現，那么系統的態就是每一可能方式的同時迭加。
4）量子糾纏原理。是指微觀世界里，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關系，不管它們距離多遠，只要一個粒子狀態發生變化，另一個粒子狀態隨即發生相應變化。換言之，存在糾纏關系的粒子無論何時何地，都能“感應”對方狀態的變化。
2 量子物理與現代信息技術的關系
2.1 量子物理是現代信息技術的基礎與先導
物理學一直是整個科學技術領域中的帶頭學科并成為整個自然科學的基礎，成為推動整個科學技術發展的最主要的動力和源泉。量子力學是20世紀初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論，它不僅解釋了微觀世界里的許多現象、經驗事實，而且還開拓了一系列新的技術領域，直接導致了原子能、半導體、超導、激光、計算機、光通訊等一系列高新技術產業的產生和發展?？梢哉f，從電話的發明到互聯網絡的實時通信，從晶體管的發明到高速計算機技術的成熟，量子物理開辟了一種全新的信息技術，使人類進人信息化的新時代，因此，量子物理學是現代信息技術發展的主要源泉，而且隨著現代科學技術的飛速發展，量子物理學的先導和基礎作用將更加顯著和重要。
2.2 量子物理為現代信息技術的持續發展提供新的原理和方法
現代信息技術本質上是應用了量子力學基本原理的經典調控技術，隨著世界科學技術的迅猛發展，以經典物理學為基礎的信息技術即將達到物理極限。因此，現代信息技術的突破，實現可持續發展必須借助于新的原理和新的方法。量子力學作為原子層次的動力學理論，經過飛速發展，已向其他自然科學的各學科領域以及高新技術全面地延伸，量子信息技術就是量子物理學與信息科學相結合產生的新興學科，它為信息科學技術的持續發展提供了新的原理和方法，使信息技術獲得了活力與新特性，量子信息技術也成為當今世界各國研究發展的熱點領域。因此，未來的信息技術將是應用到諸如量子態、相位、強關聯等深層次量子特性的量子調控技術，充分利用量子物理的新性質開發新的信息功能，突破現代信息技術的物理極限。
2.3 現代信息技術對量子物理學發展的影響
量子信息技術應用量子力學原理和方法來研究信息科學，從而開發出現經典信息無法做到的新信息功能，反過來，現代信息技術的發展大大地豐富了量子物理學的研究內容，也將不斷地影響量子物理學的研究方法，有力地將量子理論推向更深層次的發展階段，使人類對自然界的認識更深刻、更本質。近年來，隨著量子信息技術領域研究的不斷深入，量子信息技術的發展也使量子物理學研究取得了不少成果，如量子關聯、基于熵的不確定關系、量子開放系統環境的控制等問題研究取得了巨大進展。
3 基于量子物理學原理的量子信息技術
基于量子物理原理和方法的量子信息技術成為21世紀信息技術發展的方向，也是引領未來科技發展的重要領域。當前量子物理學的基本原理已經在量子密碼術、量子通信、量子計算機等方面得到充分的理論論證和一定的實踐應用。
3.1 量子計算機——量子疊加原理
經典計算機建立在經典物理學基礎上，遵循普通物理學電學原理的邏輯計算方式，即用電位高低表示0和1以進行運算，因此，經典計算機只能靠以縮小芯片布線間距，加大其單位面積上的數據處理量來提高運算速度。而量子計算遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息。計算方式是建立在微觀量子物理學關于量子具有波粒兩重性和雙位雙旋特性的基礎上，量子算法的中心思想是利用量子態的疊加態與糾纏態。在量子效應的作用下，量子比特可以同時處于0和1兩種相反的狀態（量子疊加），這使量子計算機可以同時進行大量運算，因此，量子計算的并行處理，使量子計算機實現了最快的計算速度。未來，基于量子物理原理的量子計算機，不僅運算速度快，存儲量大、功耗低，而且體積會大大縮小。
3.2 量子通信——量子糾纏原理
量子通信是一種利用量子糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等。從信息學上理解，量子通信是利用量子力學的量子態隱形傳輸或者其他基本原理，以量子系統特有屬性及量子測量方法，完成兩地之間的信息傳遞；從物理學上講，量子通信是采用量子通道來傳送量子信息，利用量子效應實現的高性能通信方式，突破現代通信物理極限。量子力學中的糾纏性與非定域性可以保障量子通信中的絕對安全的量子通信，保證量子信息的隱形傳態，實現遠距離信息轉輸。所以，與現代通信技術相比，量子通信具有巨大的優越性，具有保密性強、大容量、遠距離傳輸等特點，量子通信創建了新的通信原理和方法。
3.3 量子密碼——不可克隆定理
經典密碼是以數學為基礎，通過經典信號實現，在密鑰傳送過程中有可能被竊聽且不被覺察，故經典密碼的密鑰不安全。量子密碼是一種以現代密碼學和量子力學為基礎，利用量子物理學方法實現密碼思想和操作的新型密碼體制，通過量子信號實現。量子密碼主要基于量子物理中的測不準原理、量子不可克隆定理等，通信雙方在進行保密通信之前，首先使用量子光源，依照量子密鑰分配協議在通信雙方之間建立對稱密鑰，再使用建立起來的密鑰對明文進行加密，通過公開的量子信道，完成安全密鑰分發。因此量子密碼技術能夠保證：
1）絕對的安全性。對輸運光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關系，通訊會被中斷，且合法的通信雙方可覺察潛在的竊聽者并采取相應的措施。
2）不可檢測性。無論破譯者有多么強大的計算能力，都會在對量子的測量過程中改變量子的狀態而使得破譯者只能得到一些毫無意義的數據。因此，量子不可克隆定理既是量子密碼安全性的依靠，也給量子信息的提取設置了不可逾越的界限，即無條件安全性和對竊聽者的可檢測性成為量子密碼的兩個基本特征。
4 結論
量子物理是現代信息技術誕生的基礎，是現代信息技術突破物理極限，實現持續發展的動力與源泉?；诹孔游锢韺W的原理、特性，如量子疊加原理、量子糾纏原理、海森堡測不準原理和不可克隆定理等，使得量子計算機具有巨大的并行計算能力，提供功能更強的新型運算模式；量子通信可以突破現代信息技術的物理極限，開拓出新的信息功能；量子密碼絕對的安全性和不可檢測性，實現了絕對的保密通信。隨著量子物理學理論在信息技術中的深入應用，量子信息技術將開拓出后莫爾時代的新一代的信息技術。
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量子計算的影響范文5
[關鍵詞] 網絡支付 信息安全 量子計算 量子密碼
目前電子商務日益普及,電子貨幣、電子支票、信用卡等綜合網絡支付手段已經得到普遍使用。在網絡支付中,隱私信息需要防止被竊取或盜用。同時,訂貨和付款等信息被競爭對手獲悉或篡改還可能喪失商機等。因此在網絡支付中信息均有加密要求。
一、量子計算
隨著計算機的飛速發展，破譯數學密碼的難度也在降低。若能對任意極大整數快速做質數分解，就可破解目前普遍采用的RSA密碼系統。但是以傳統已知最快的方法對整數做質數分解，其復雜度是此整數位數的指數函數。正是如此巨額的計算復雜度保障了密碼系統的安全。
不過隨著量子計算機的出現,計算達到超高速水平。其潛在計算速度遠遠高于傳統的電子計算機，如一臺具有5000個左右量子位(qubit)的量子計算機可以在30秒內解決傳統超級計算機需要100億年才能解決的問題。量子位可代表了一個0或1,也可代表二者的結合,或是0和1之間的一種狀態。根據量子力學的基本原理,一個量子可同時有兩種狀態,即一個量子可同時表示0和1。因此采用L個量子可一次同時對2L個數據進行處理,從而一步完成海量計算。
這種對計算問題的描述方法大大降低了計算復雜性，因此建立在這種能力上的量子計算機的運算能力是傳統計算機所無法相比的。例如一臺只有幾千量子比特的相對較小量子計算機就能破譯現存用來保證網上銀行和信用卡交易信息安全的所有公用密鑰密碼系統。因此，量子計算機會對現在的密碼系統造成極大威脅。不過，量子力學同時也提供了一個檢測信息交換是否安全的辦法，即量子密碼技術。
二、量子密碼技術的原理
從數學上講只要掌握了恰當的方法任何密碼都可破譯。此外，由于密碼在被竊聽、破解時不會留下任何痕跡，用戶無法察覺，就會繼續使用同地址、密碼來存儲傳輸重要信息，從而造成更大損失。然而量子理論將會完全改變這一切。
自上世紀90年代以來科學家開始了量子密碼的研究。因為采用量子密碼技術加密的數據不可破譯，一旦有人非法獲取這些信息,使用者就會立即知道并采取措施。無論多么聰明的竊聽者在破譯密碼時都會留下痕跡。更驚嘆的是量子密碼甚至能在被竊聽的同時自動改變。毫無疑問這是一種真正安全、不可竊聽破譯的密碼。
以往密碼學的理論基礎是數學，而量子密碼學的理論基礎是量子力學，利用物理學原理來保護信息。其原理是“海森堡測不準原理”中所包含的一個特性，即當有人對量子系統進行偷窺時，同時也會破壞這個系統。在量子物理學中有一個“海森堡測不準原理”,如果人們開始準確了解到基本粒子動量的變化，那么也就開始喪失對該粒子位置變化的認識。所以如果使用光去觀察基本粒子,照亮粒子的光(即便僅一個光子)的行為都會使之改變路線,從而無法發現該粒子的實際位置。從這個原理也可知，對光子來講只有對光子實施干擾才能“看見”光子。因此對輸運光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關系,通訊會被中斷,這實際上就是一種不同于傳統需要加密解密的加密技術。在傳統加密交換中兩個通訊對象必須事先擁有共同信息――密鑰，包含需要加密、解密的算法數據信息。而先于信息傳輸的密鑰交換正是傳統加密協議的弱點。另外,還有“單量子不可復制定理”。它是上述原理的推論,指在不知道量子狀態的情況下復制單個量子是不可能的,因為要復制單個量子就必須先做測量,而測量必然會改變量子狀態。根據這兩個原理,即使量子密碼不幸被電腦黑客獲取,也會因測量過程中對量子狀態的改變使得黑客只能得到一些毫無意義的數據。
量子密碼就是利用量子狀態作為信息加密、解密的密鑰，其原理就是被愛因斯坦稱為“神秘遠距離活動”的量子糾纏。它是一種量子力學現象，指不論兩個粒子間距離有多遠，一個粒子的變化都會影響另一個粒子。因此當使用一個特殊晶體將一個光子割裂成一對糾纏的光子后，即使相距遙遠它們也是相互聯結的。只要測量出其中一個被糾纏光子的屬性，就容易推斷出其他光子的屬性。而且由這些光子產生的密碼只有通過特定發送器、吸收器才能閱讀。同時由于這些光子間的“神秘遠距離活動”獨一無二，只要有人要非法破譯這些密碼，就會不可避免地擾亂光子的性質。而且異動的光子會像警鈴一樣顯示出入侵者的蹤跡，再高明的黑客對這種加密技術也將一籌莫展。
三、量子密碼技術在網絡支付中的發展與應用
由于量子密碼技術具有極好的市場前景和科學價值，故成為近年來國際學術界的一個前沿研究熱點，歐洲、北美和日本都進行了大量的研究。在一些前沿領域量子密碼技術非常被看好，許多針對性的應用實驗正在進行。例如美國的BBN多種技術公司正在試驗將量子密碼引進因特網，并抓緊研究名為“開關”的設施，使用戶可在因特網的大量加密量子流中接收屬于自己的密碼信息。應用在電子商務中，這種設施就可以確保在進行網絡支付時用戶密碼等各重要信息的安全。
2007年3月國際上首個量子密碼通信網絡由我國科學家郭光燦在北京測試運行成功。這是迄今為止國際公開報道的惟一無中轉、可同時任意互通的量子密碼通信網絡，標志著量子保密通信技術從點對點方式向網絡化邁出了關鍵一步。2007年4月日本的研究小組利用商業光纖線路成功完成了量子密碼傳輸的驗證實驗，據悉此研究小組還計劃在2010年將這種量子密碼傳輸技術投入使用，為金融機構和政府機關提供服務。
隨著量子密碼技術的發展，在不久的將來它將在網絡支付的信息保護方面得到廣泛應用，例如獲取安全密鑰、對數據加密、信息隱藏、信息身份認證等。相信未來量子密碼技術將在確保電子支付安全中發揮至關重要的作用。
參考文獻:
[1]王阿川宋辭等:一種更加安全的密碼技術――量子密碼[J].中國安全科學學報,2007,17(1):107～110
量子計算的影響范文6
關鍵詞： 量子門 量子可逆電路 量子多值邏輯 通用門庫
近30年來，人們已提出了多種量子門，如Toffoli門［1］，Fredkin門，Peres門等，并給出了量子門的代數特征。如何使用指定量子門庫中的量子門自動生成量子代價較小的量子可逆邏輯電路，其本質就是量子可逆邏輯電路綜合技巧問題。Shende將可逆電路綜合轉化為置換問題，并提出三量子可逆邏輯電路綜合最優算法；Yang在此基礎上利用GAP軟件實現了三量子最小長度和最小代價可逆邏輯電路綜合算法。然而目前大多數算法只是在綜合三量子電路時效果很好，隨著綜合量子比特數的增加，綜合量子可逆邏輯電路的時空復雜度將進一步增加。在綜合四量子電路時，Yang等人利用廣度優先搜索和雙向綜合技術，使用CNP量子門庫可綜合最長為12的四量子偶置換最優電路，這已是較好結果；李等人使用CNP量子門庫，在廣度優先搜索的基礎上，巧妙構造哈希函數并利用線置換和向變換進行無損壓縮可快速生成最大長度為16的最優四量子偶置換電路，這是目前已知的最好結果。目前人們還未設計出通用高效的多量子電路綜合算法，這是量子電路設計中急需解決的重要問題之一，因為它的設計實現不僅可以降低制造量子電路的成本，而且能提高多量子可逆電路設計的效率。
目前比較有代表性的量子可逆電路構造方法有以下幾種［2］。
窮舉法、RM方法、群論分解方法、探索法，通過比較知窮舉法綜合結果好，能達到最優，但時間空間開銷大；真值表和RM方法構造巧妙，綜合速度快，但結果不盡理想，需要輔以優化；群論方法新穎高效，算法收斂迅速（有限步結束），但構造復雜，較為繁瑣，需要的門庫規模大；其他方法也均是在綜合的效果和效率之間尋求一個平衡點，這個平衡點如何選取，則應該以實踐中的具體需求情況為依據。
構建量子可逆邏輯電路主要有構造與優化兩個過程，有些算法是先構造再優化，還有一些算法則是構造與優化同時進行。通常所得到的量子電路并不是最優電路，如何有效地優化電路，成為量子電路領域的另一個研究重點。Iwama、Maslov、Maslov等都對電路優化程度作出了杰出貢獻。
目前對量子二值邏輯可逆電路綜合算法的研究較多，但對于多值邏輯量子電路綜合技術的研究較少［3］。其中的原因主要有：第一，人們已習慣于經典計算中的二值邏輯，利用多值邏輯進行計算不符合人們常規的思維和計算方式；第二，對于多值邏輯的理解與應用本身就是困難的，涉及多值邏輯理論及群、環、域等代數理論，量子可逆電路的設計又具有相當難度，規模較大，復雜性較高，其中又要解決量子的自然屬性（如消相干現象等）對計算的負面影響。所以將多值邏輯應用于量子電路，設計具有相當復雜性的多值邏輯量子電路也是困難的。然而，量子具有多種可觀測的屬性，例如光子的偏振方向，電子的自旋方向，電子所處于的能級等，因而具有多個復雜的自由度，利用多能級描述量子位也更自然。由于量子實驗物理的發展進步及測量技術的不斷完善，對于量子在各個屬性上的測量的精準度大大提高，使得量子高維基態（即多值邏輯量子態）的應用成為可能。另一方面，量子多值邏輯的應用能夠極大提高量子并行計算的能力（理論上比二值邏輯更強大），并可在存儲和處理量子信息時提供更大的靈活性，又可以無輔助位的方式用兩位量子門和一位量子門建立多量子電路，使得多量子電路的物理實現成為可能。對多值量子可逆邏輯電路綜合的研究正在興起。
量子可逆電路本質上是置換電路［4］，在此基礎上可根據一些特定功能構造量子專用電路，專用電路的設計實現及應用可加速運行算法，并對量子寄存器或量子芯片等的設計作出一些貢獻。目前已設計出量子全加器、量子全減器及受控集成量子加減電路，它們是構建量子計算機的基本單元。在量子糾錯編碼和容錯計算中可根據糾錯碼的生成矩陣和校驗矩陣，分別生成編碼電路和解碼電路。2005年何等人通過分解蝴蝶矩陣和轉置矩陣獨立實現了基于Haar小波多尺度分析的完整量子電路。2006年Cheng等人用Bitonic方法快速構造大規模的量子排序電路，給出的線路模型清晰地反映出算法消耗資源的情況。2007年Khan等人給出了利用三值邏輯Feynman和Toffoli門實現的三值邏輯全加器，基于此又實現了帶有部分前瞻的三值邏輯并行加法器，并展示了將此電路用作并行減法器的方法。2008年Khan提出綜合量子四值邏輯加法/減法器的遞歸電路。之后Khan又提出量子四值邏輯比較器，比較器是著名的Grover量子搜索算法的關鍵功能模塊―Oracle的組成部分，也是基于比較的各種算法及控制器的基本模塊。當然，由于量子電路設計的復雜性，目前綜合出的專用電路還不多，并且給出的大多數的電路并非最簡形式。
盡管對于量子可逆電路的研究已取得了一些成果，但目前對于構建量子可逆電路的量子門及通用門庫的研究還不深入，對于量子可逆電路的生成方法和優化方法的研究還處于起步階段。對其中的一些問題，如多值邏輯的嵌入與應用，電路優化策略，綜合算法復雜性的深入分析與證明等，只是進行了初步的探索。雖出現了一些解決方案，但并不十分成熟，還有一些領域未曾涉及，所以需要進一步深入研究。
參考文獻：
［1］李志強，陳漢武，徐寶文等.基于Hash表的量子可逆邏輯電路綜合的快速算法［J］.計算機研究與發展，2008，vol.45-2：2162-2171.
［2］何雨果，孫吉貴.基于Haar小波的多尺度分析量子電路［J］.科學通報，2005，vol.50-20：2314-2316.
